Моделирование бортовых измерений демодулированного низкочастотного поля в низкоширотной возмущенной ионосфере

Аннотация

Проведено численное моделирование распространения демодулированного пучка низкочастотных электромагнитных волн на низких широтах в присутствии широтных градиентов экваториальной аномалии при условии, что регистрация сигнала осуществляется в вертикальном направлении, например, при помощи измерительных ракет. Показано, что волновой пучок имеет сравнительно малые пространственные размеры и амплитуда электромагнитного поля в таком пучке распределена крайне неравномерно, что обусловлено интерференционными эффектами при конкурирующем воздействии градиентов плотности плазмы и ее анизотропии в присутствии неоднородного геомагнитного поля. В таких условиях измерения, традиционно проводимые при помощи аппаратуры, установленной на борту искусственного спутника Земли, могут оказаться неэффективными.

• демодулированные волны низкой частоты
• низкоширотная ионосфера
• экваториальная аномалия
• возмущение ионосферы мощным модулированным излучением

Abstract (in English)

The impact of the high-power modulated short-wave (SW) radiation of ground transmitters on the parameters of the near-Earth cosmic plasma (Earth magnetosphere) is currently studied extensively. It is expected that this impact and its consequences may be closely associated with such process as local climate changes and the stability of radiation belts of the Earth. Hence, remote radio physical measurements of the parameters of induced perturbations of the Earth ionosphere are highly relevant. It is well known that the impact of the high-power modulated SW radiation from the transmitter of the HAARP (Alaska) station on the auroral ring current in the lower ionosphere are studied extensively. A natural assumption was made that a similar low frequency (LF) wave’s demodulation may be produced by high-power transmitters of low-latitude equatorial heating facilities in the regions of the lightning-perturbed lower ionosphere penetrated by the equatorial ring current. Thus, the perturbed region of the ionosphere acts as a demodulator and, correspondingly, as a radiating LF antenna. The aim of this study is to construct a simple model of the low-latitude ionosphere, which is suitable for calculation of ray trajectories of LF waves, based on literature data. This model has been used to calculate the distribution of demodulated LF waves. We compare a traditional scheme of LF wave’s measurement, when a receiver is onboard of low height orbiting satellite, with a case when such a receiver moves in vertical direction near the equatorial plane. It is shown that the last scheme of measurements is essentially more effective.

Для цитирования

Литература

1. Мошков А.В., Пожидаев В.Н. Пространственное распределение демодулированного низкочастотного поля в низкоширотной возмущенной ионосфере РЭ. 2017. Т. 62. №2. С.112-116.
2. Васильев А.Н., Гетманцев Г.Г., Капустин И.Н. и др. Явление генерации электромагнитных волн ионосферными токами под воздействием на ионосферу модулированного коротковолнового радиоизлучения - эффект Гетманцева. Диплом на открытие №231. Регистр. 22. 05. 1980. //Открытия в СССР. М: Госкомитет СМ СССР по делам изобретений и открытий. ВНИИПИ, 1981. С. 25.
3. ФаткуллинM.H., Зеленова Т.И., Козлов В.К. и др. Эмпирические модели среднеширотной ионосферы. М.: Наука, 1981. 256с.
4. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир. 1973. 504 с.
5. Inan U.S., Bell T.F., Rodriguez J.V. Heating and ionization of the lower ionosphere by lightning. Geophys. Res. Lett. 1991. V.18. № 4. P. 705-708.
6. Blaes P.R. Remote Sensing and Statistical Analysis of the Lightning-Ionosphere Interaction. Ph.D. Dissertation Thesis. Stanford Univ. Press. USA. Stanford. California. 2015. 116 p. http://vlf.stanford.edu/sites/default/files/publications/blaes_thesis.pdf